硅酸银基复合光催化剂制备与其降解染料废水性能研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:Gzliao2
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染料废水具有色度大、可生化性差和水质、水量波动大等特点。因此,染料废水有效处理一直是水处理领域的难点。光催化技术具有反应条件温和、无二次污染、对有机物的降解选择性小、适用范围广等优点。但是,现有的大部分光催化剂仅能吸收紫外光,并且在光照条件下产生的光生电子-空穴复合率较高,从而导致光催化剂的量子效率偏低,这极大地限制了这些光催化材料将太阳能转换为化学能的转化效率。因此,开发新型、可被可见光驱动的光催化材料是目前光催化技术研究的热点与重点。本研究通过一种简便的方法将硅酸银(Ag6Si2O7)光催化剂分别与溴氧化铋(BiOBr)、碘化银(AgI)耦合制备出硅酸银基Ag6Si2O7/BiOBr和Ag6Si2O7/AgI复合光催化剂。采用多种表征技术对复合光催化剂进行了表征,选用甲基橙(MO)为目标污染物评价了复合光催化剂的光催化活性。此外,本研究还探究了复合光催化材料的最优复合比和光催化降解机理。研究结果表明,Ag6Si2O7/BiOBr与Ag6Si2O7/AgI光催化活性均优于单一材料,这可归因于复合光催化剂较宽的光响应范围、相对较窄的带隙结构和高效的光生电子-空穴对的分离效率。XRD、XPS与UV-Vis DRS表征分析结果表明,光催化剂的晶体结构良好,纯度较高,可见光吸收性能优异。同时,Ag6Si2O7/BiOBr在70分钟可矿化约42.0%的MO,但其催化稳定性较差,4次循环使用后催化活性下降约了17.0%。而Ag6Si2O7/AgI光催化剂的光催化活性明显优于Ag6Si2O7/BiOBr,Ag6Si2O7/AgI在8分钟内可完全降解99.7%的MO。活性物种捕获实验表明,Ag6Si2O7/BiOBr和Ag6Si2O7/AgI光催化剂在降解甲基橙过程中,超氧自由基为主要的活性物种。此外,Ag6Si2O7/AgI复合光催化剂经过4次循环使用后其光催化活性仅下降了10%,表明该材料具有较高的光催化稳定性。因此,Ag6Si2O7/AgI复合光催化剂具有更大的实际应用价值。此外,本研究还详细阐述了这两种硅酸银基复合光催化剂降解MO的机理。
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